Linux 進程非孤立存在，透過進程組、會話、終端機形成層級關係。理解這套機制，才能精準控制背景/前景任務、信號傳遞、Shell 工作控制。

核心概念定義

概念	標識	說明
進程	PID	執行中程式的實體，init/systemd (PID 1) 為根
進程組	PGID	一組相關進程，領導進程 PID = PGID
會話	SID	多個進程組，領導進程 PID = SID，關聯控制終端
工作	Job ID (%n)	Shell 管理的進程組，前景/背景

進程組

$ ps -o pid,pgid,ppid,comm
  PID  PGID  PPID COMMAND
17763 17763 17751 bash          # bash 為進程組領導 (PID=PGID)
18534 18534 17763 ps            # ps 獨立進程組
18535 18534 17763 cat           # cat 屬於 ps 的進程組 (管線)

• 管線 cmd1 | cmd2 兩命令屬同一進程組 (PGID 相同)
• 領導進程可先結束，進程組存續至最後一進程結束
• kill -SIGTERM -PGID 向整組發送信號

會話與控制終端

• 會話由 setsid() 建立，首進程成會話領導 (SID=PID)
• 會話可關聯一個控制終端 (/dev/tty/pts/N)
• 終端輸入 (Ctrl+C/Z/\) → 信號發送給前景進程組
• 背景進程組嘗試讀終端 → 收到 SIGTTIN；寫終端 → SIGTTOU (視 stty tostop)

Shell 工作控制實戰

# 後台執行 (&)
sleep 100 &
# [1] 12345  ← Job ID %1, PGID 12345

# 查看工作
jobs -l
# [1]+ 12345 Running    sleep 100 &

# 前景/背景切換
fg %1      # 背景 → 前景
bg %1      # 暫停 → 背景繼續 (配合 Ctrl+Z)

# 信號發送
kill -TERM %1      # 依 Job ID
kill -TERM -12345  # 依 PGID (負號表進程組)

# 進程組樹狀檢視
ps -ejH
pstree -p

實用場景

場景 A：批次管理背景任務

for i in {1..5}; do ./worker $i & done
# 稍後一次發信號全部優雅關閉
kill -TERM 0   # 向當前進程組發送 (含自己)
# 或
pkill -TERM -P $$  # 向所有子進程發送

場景 B：Daemon 雙重 Fork 脫離控制終端

# 傳統 daemon 化流程
fork() → parent exit()          # 1. 脫離父進程
setsid()                        # 2. 建立新會話，無控制終端
fork() → parent exit()          # 3. 確非會話領導，無法重新取得終端
chdir("/")                      # 4. 釋放掛載點
umask(0)                        # 5. 重設權限遮罩
close(0,1,2) → open("/dev/null") # 6. 重導標準輸入/輸出/錯誤

場景 C：systemd 服務的進程組管理

• 每個服務獨立 CGroup (Control Group)，替代傳統進程組管理
• systemctl kill -s SIGTERM nginx 精準控制服務進程樹
• KillMode=control-group|process|mixed 定義停止行為

總結速查

進程組:  setpgid(), getpgid(), kill -PGID
會話:    setsid(), getsid(), tcsetpgrp() (前景進程組)
工作控制: fg, bg, jobs, kill %n, Ctrl+Z/C/\
現代替代: systemd CGroup, cgroups v2

掌握進程關係模型，從 Shell 操作到系統程式設計，都能精準掌控進程生命週期與信號流向。